Методические указания к решению задачи 2

Химический состав подземных вод зависит от литологического состава горных пород, условий питания, залегания и дренирования водоносных горизонтов. Минерализация подземных вод формируется в результате действий процессов растворения, окисления, диффузии, испарения, смешения, гидрации, доломитизации и др.

Все природные воды – это растворы содержащие ионы, коллоидные и взвешенные частицы, газы. В подземных водах найдено более половины известных элементов из таблицы Менделеева.

Главными ионами являются:

Хлор ион Сl^–, сульфат ион SO₄^{2 –}, гидрокарбонат ион НСО₃^–, ион натрия Na⁺, ион кальция Ca²⁺ и ион магния Mg²⁺.

Обычно в пресных водах преобладают НСО₃^– и Ca²⁺, в соленых водах - Сl^– и Na⁺. Кроме этих ионов, в водах часто присутствуют: карбонат-ион СО₃ ^2–, ион калия К⁺, ионы железа - Fe²⁺ и Fe³⁺.

Под ионным составом вод обычно понимают содержание вышеперечисленных шести ионов, пренебрегая другими. Суммарное содержание в воде растворенных ионов солей и коллоидов называется минерализацией воды.

Из газов, присутствующих в воде, наибольшее значение имеет содержание – углекислого газа (СО₂) и сероводорода (Н₂S), так как от их содержания зависят ее агрессивные свойства. Кроме того, бывает важно знать содержание кислорода, аргона, метана – СН₄, этана – С₂Н₆, пропана – С₃Н₈, бутана – С₄Н₁₀. Наличие более тяжелых, чем метан углеводородных газов (этан, пропан и бутан), обычно связано с нефтеносными отложениями. Количество каждого растворенного газа в воде выражается в объемных единицах см³/л.

Общий химический анализ обычно делается для общей характеристики воды. В настоящее время обязательно определение пяти главных ионов: Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-, Ca²⁺, Mg²⁺ (Na⁺ определяют по разности). Анализ этих шести ионов, (часто к ним добавляют ионы CO₃^2-, Fe²⁺, Fe³⁺) плотности, и рН воды, называют стандартным или шестикомпонентным. рН – водородный показатель или реакция среды – т.е. щелочно-кислотные свойства воды. Определяется рН концентрацией водородных ионов.

Результаты химического анализа подземных вод выражают в виде содержания отдельных ионов в ионно-весовой, эквивалентной и процентно-эквивалентной формах:

Весовая ионная форма – это содержание в воде весовых количеств ионов – в миллиграммах к литру или кг, или 100 граммах воды.

Эквивалентная форма выражения состава вод дает более точное представление о химизме. Ионы реагируют между собой в определенных количествах, зависящих от веса и валентности. Например: Na⁺ реагирует с Сl^– не в количестве 1 г Na⁺ + 1 г Сl^–, а в эквивалентных соотношениях – 1 экв. Na⁺ на 1 экв. Сl^–. Эквивалент-ный вес – или эквивалент – это частное от деления ионного веса на валентность. Эквивалент Na⁺ равен 23/1, а эквивалент Сl^– =35,5/1, следовательно на 23 весовые единицы иона Na⁺ приходится 35,5 весовых единиц Сl^–.

Для перехода от весовой ионной формы к эквивалентной, необходимо содержание иона в миллиграммах или граммах разделить на величину эквивалента иона (данные табл. 1), или умножить на пересчетные коэффициенты, приведенные в таблице приложения 6.

Таблица 1.

Процент – эквивалентная форма может быть получена из эквивалентной формы. Она показывает относительную долю ионов во всей ионно-солевой массе.

Сумму всех ионов (катионов и анионов) в эквивалентах принимают за 100 или 200%- экв.

Следует отметить, что сульфатно-натриевый и гидрокарбонатно-натриевый типы подземных вод соответствуют континентальным условиям, хлоридно-магниевый тип вод соответствует морской обстановке, а хлоридно-кальциевый тип – глубинной обстановке.

Наиболее распространенные типы вод нефтяных месторождений – гидрокарбонатно-натриевый и хлоридно-кальциевый, свойственный обстановке затрудненного и весьма затрудненного водообмена и восстановительным условиям. Главную роль в составе вод нефтяных месторождений играют среди анионов – хлор, среди катионов – натрий. В составе растворенных газов в водах преобладают азот, метан, реже углекислый газ.